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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 輸電線覆冰去除技術(shù)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目以防為主，防治結(jié)合，雙管齊下，以確保冰雪不會(huì)對(duì)輸電線路造成損害。在輸變電設(shè)施上涂覆具有一定耐水性的疏水電纜涂層，從而有效預(yù)防雨雪在電纜上的附著并結(jié)冰。利用控制系統(tǒng)，當(dāng)輸電線上所受到的冰雪壓力到達(dá)一定值時(shí)，經(jīng)信號(hào)放大器，AD轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)作用使導(dǎo)線升溫也可以控制在輸電線和塔架附近裝有一定裝藥量的炸藥藥包或火藥藥包，使之爆轟或爆燃。
- 詳細(xì)介紹：
- 輸電線覆冰去除技術(shù) 論文摘要：本文通過(guò)分析輸電線與塔架上的覆冰冬季覆冰損壞電力通信系統(tǒng)的原因，在進(jìn)行線路保護(hù)工作時(shí)，提出一些有效的去除和防治冰雪的方法，并對(duì)該技術(shù)的一些專業(yè)問(wèn)題加以解說(shuō)，以提高架空輸電線路抵抗冰雪災(zāi)害的能力。 關(guān)鍵詞：架空輸電線路和塔架；冰雪去除和防治方法 Abstract ： The article analysis of overhead transmission line and tower winter ice cover damage to the cause of the power communication system, in line protection work, to make some effective snow and ice removal and prevention methods and the technology to explain a number of professional issues, overhead transmission line in order to enhance the level of resistance snow. Key Words ：overhead transmission line and tower; snow and ice removal and control methods. 一、概述 本項(xiàng)目針對(duì)近幾年南方架空輸電線路冰雪災(zāi)害問(wèn)題，研究南方地區(qū)架空輸電線路冰雪災(zāi)害機(jī)理及架空輸電線路防冰雪災(zāi)害方法，屬于輸電線路運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究。 電力和通信是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和社會(huì)穩(wěn)定需要一個(gè)安全有效不間斷的電力通信工業(yè)的支撐，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，直接關(guān)系人們的生產(chǎn)生活，影響巨大，損失慘重。特別是在當(dāng)今的工業(yè)化時(shí)代，那將是災(zāi)難性的后果。 2008年1月全國(guó)各地普降中到大雪，南方數(shù)省輸電線路遭遇覆冰災(zāi)害，浙江、湖南、湖北、福建、廣西等省區(qū)的供電和通信都大受影響。這場(chǎng)冰災(zāi)造成電網(wǎng)大量倒塔、斷線，變電站停運(yùn)。華東電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)先后有90個(gè)縣市受停電影響，2200多萬(wàn)人陷入無(wú)電照明、無(wú)電取暖、無(wú)電煮飯等的困苦之中。 據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至1月27日，移動(dòng)通信共有21210個(gè)基站中斷通信；固定通信倒桿36180根，通信桿路損毀2932.55皮長(zhǎng)公里。受影響用戶3316萬(wàn)戶，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7908萬(wàn)元。初步測(cè)算，經(jīng)濟(jì)損失已經(jīng)超過(guò)億元。 冰雪災(zāi)害給浙江電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，累計(jì)有23條500千伏線路跳閘，21條220千伏線路跳閘、拉停3條次，15條110千伏線路跳閘，90條35千伏線路跳閘，774條10千伏線路跳閘。500千伏線路倒塔135座，220千伏線路倒塔46座，全省累計(jì)斷桿近萬(wàn)根，線路損壞8765公里。全省9個(gè)地市受災(zāi)，340個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、8744個(gè)村、160多萬(wàn)戶停電。直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4.5億元。 二、相關(guān)新聞報(bào)道 1、【新浪新聞中心】 2005年湖南電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的冰凍災(zāi)情，線路事故頻發(fā)，多條500千伏、220千伏輸電線路和一些重要變電站已經(jīng)停運(yùn)。據(jù)氣象部門預(yù)測(cè)，未來(lái)幾天我省還將持續(xù)高強(qiáng)度降雪、冰凍天氣，極有可能出現(xiàn)更大范圍、更加嚴(yán)重的冰凍，局部電網(wǎng)崩潰甚至大面積停電的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增大。 2、【聯(lián)合早報(bào)網(wǎng)】 2008年貴州發(fā)生近50年來(lái)最嚴(yán)重的凝凍災(zāi)害，多處電力設(shè)施無(wú)法正常運(yùn)行，影響廣東的電力輸送。 所謂凝凍，就是貴州各地飄起毛毛細(xì)雨，在攝氏零下四度到四度之間，雨霧粘到哪里都結(jié)冰。有直徑二厘米的電纜，被凝凍的冰塊包成了直徑14厘米的冰纜。貴州電網(wǎng)工作人員說(shuō)，當(dāng)電線、鐵塔、變電站長(zhǎng)時(shí)間結(jié)冰，超出承受力，就會(huì)被壓斷、壓壞，導(dǎo)致電力無(wú)法輸送。 3、【廣西壯族自治區(qū)應(yīng)急辦】 2010年1月，截至18日，持續(xù)的冰凍災(zāi)害已造成廣西278萬(wàn)人受災(zāi)，目前廣西正面臨新一輪冰凍災(zāi)害的考驗(yàn)。局部地區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重。廣西融水苗族自治縣984戶4157人由于電力中斷處于無(wú)電可用狀態(tài)。 4、【《財(cái)經(jīng)》綜合報(bào)道】 2010年，新華社1月11日消息，持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害給貴州廣西等地帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。在貴州，受災(zāi)人口超過(guò)430萬(wàn)人；在廣西，截至10日，已有164萬(wàn)多人受災(zāi)。 5、【上海環(huán)境熱線】 2010年1月12昨日，浙江省諸暨市浬浦供電所的搶修隊(duì)員在東白湖鎮(zhèn)西丁村搶修電力線路。 本報(bào)訊 昨日，南方部分地區(qū)已出現(xiàn)暴雪天氣,中央氣象臺(tái)發(fā)布暴雪預(yù)警。截至今日20時(shí)，江南大部地區(qū)仍有大到暴雪。數(shù)個(gè)省市區(qū)拉響冰雪及暴雪警報(bào)，多個(gè)機(jī)場(chǎng)、高速以及高壓線受到影響。 三、電線冬季覆冰產(chǎn)生災(zāi)害的原因 這次電網(wǎng)受損問(wèn)題主要集中在輸電線路上，雪災(zāi)暴露出部分地區(qū)輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)脆弱。事故發(fā)生的主要原因是出事線路段覆冰太厚，最厚達(dá)60毫米，而按設(shè)計(jì)的抵御覆冰的厚度為10毫米，由于南方的電力通信部門的線路設(shè)計(jì)上較少考慮如何應(yīng)對(duì)冰雪天氣，而且很多線路建在大山溝里，當(dāng)冰雪災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，參與搶險(xiǎn)的各方措手不及。一座座鐵塔成為面目全非的“冰塔”（如圖一），一根根導(dǎo)線成為又粗又重的“冰線”（如圖二）。 圖一：冰雪包裹的輸電設(shè)施 圖二：重壓下的輸電線 輸電線路在冬季覆冰是電力通信系統(tǒng)的自然災(zāi)害之一。雖然浙江地區(qū)冬季的平均氣溫都在0℃以上，但由于受西伯利亞寒流和太平洋暖濕氣流的影響，幾乎每年冬天都出現(xiàn)短期的覆冰氣象條件。由于導(dǎo)線上增加了冰載荷，對(duì)導(dǎo)線、鐵塔都會(huì)帶來(lái)一定的機(jī)械損壞，覆冰嚴(yán)重時(shí)會(huì)斷線、倒桿塔，導(dǎo)致大面積停電事故。另外，輸電設(shè)備上產(chǎn)生覆冰后，絕緣水平大大下降，很多設(shè)備產(chǎn)生“冰閃”放電現(xiàn)象，大量設(shè)備因故障跳閘，特別是在氣溫回升，線路覆冰融化的過(guò)程中，極易發(fā)生線路閃絡(luò)事故，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行和可靠供電將造成嚴(yán)重威脅。由于事故發(fā)生在嚴(yán)冬季節(jié)，大雪封山，或公路結(jié)凍，使得搶修條件十分艱難，造成長(zhǎng)時(shí)間停電，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。這是一個(gè)極待研究解決的問(wèn)題。本項(xiàng)目就是研究浙江地區(qū)架空輸電線路覆冰機(jī)理并研究提出有效的解決方法，以確保輸電網(wǎng)絡(luò)在惡劣天氣下的正常運(yùn)行。 四、相關(guān)研究現(xiàn)狀 1、關(guān)于輸電線路覆冰事故的報(bào)道 全世界的架空輸電線路，有三分之一會(huì)受到冰雪的干擾，甚至造成災(zāi)害。覆冰是危害輸電線路安全運(yùn)行的主要災(zāi)害之一。 我國(guó)最早有記錄的輸電線路覆冰事故出現(xiàn)于1954年。近30年來(lái)大面積覆冰事故時(shí)有發(fā)生，1984年元月18日，華東電網(wǎng)嚴(yán)重覆冰事故，引起10-220KV線路倒桿倒塔、斷桿斷線斷橫擔(dān)、地線頂架扭曲變形、大量線路故障跳閘。有18%的220KV變電所、38%的110KV變電所、60%的35KV變電所故障停電，主網(wǎng)解列時(shí)間長(zhǎng)達(dá)56h44min。近年來(lái)輸電線路覆冰跳閘及倒塔事故數(shù)更多。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司220KV及以上線路覆冰統(tǒng)計(jì)：2003、2004、2005年的跳閘數(shù)為75、53、85次，事故數(shù)為12、24、45次 [1-4] 。 2005年2月的暴風(fēng)雪壓垮了湖南輸電網(wǎng)電塔41座，輸電線結(jié)冰，先后發(fā)生了電力線路冰閃跳閘、倒塔斷線事故。因不堪重負(fù)3條500kV線路倒塔24座，變形3座；6條220kV線路倒塔18座，變形9座；其它電壓等級(jí)線路也遭到了嚴(yán)重破壞 [5] 。 圖三：湖南省郴州市倒塌的輸電設(shè)施 1998年, 加拿大Quebec 省和美國(guó) New York 州遭遇罕見(jiàn)冰暴，魁北可境內(nèi)900公里735千伏輸電線和150座電塔遭到毀壞, 4百萬(wàn)人遭遇停電, 某些地區(qū)停電達(dá)60天以上, 直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億加幣。 2、關(guān)于覆冰機(jī)理和防冰和除冰技術(shù) 為解決輸電線路在冬季覆冰這一嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的難題，國(guó)內(nèi)外對(duì)輸電線路覆冰的地形、氣候、機(jī)理、倒塌、斷線、冰閃等問(wèn)題進(jìn)行了大量研究[6-15]。為此國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了大量的輸電線路的防冰和除冰技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)[16-27]。 Charles.R.S等提出用8-200kHz的高頻激勵(lì)融冰的方法，機(jī)理是高頻時(shí)，冰是一種有損耗電介質(zhì)，能直接引起發(fā)熱，且集膚效應(yīng)導(dǎo)致電流只在導(dǎo)體表面很淺范圍內(nèi)流通，造成電阻損耗發(fā)熱。在輸電線上施加高頻電源將產(chǎn)生駐波，冰的介質(zhì)損耗熱效應(yīng)和集膚效應(yīng)引起的電阻熱效應(yīng)，都是不均勻的電壓波腹處介質(zhì)損耗熱效應(yīng)最強(qiáng)。但由于高頻電磁波干擾，在很多國(guó)家受到限制。 加拿大IREQ高壓實(shí)驗(yàn)室提出電磁力除冰方法，即將輸電線路在額定電壓下短路，同一相的兩個(gè)子導(dǎo)線的短路電流產(chǎn)生電磁力使導(dǎo)線互相撞擊而使覆冰脫落。但短路電流對(duì)電力系統(tǒng)是不利的，只在嚴(yán)重冰災(zāi)的緊急情況下使用。 日本研制出機(jī)械機(jī)器人除冰裝置，據(jù)報(bào)道除冰裝置重4kg，掛在導(dǎo)線上由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在一檔線的鐵塔間來(lái)回破冰。但是一個(gè)機(jī)器人只能對(duì)兩電桿之間的一根導(dǎo)線上的冰雪進(jìn)行清除，掛上導(dǎo)線和取下充電都需要停電。 此外短路融冰法是一種成熟的技術(shù)，高壓線路轉(zhuǎn)換到中壓母線上使線路導(dǎo)線短路發(fā)熱、融冰，及時(shí)啟動(dòng)融冰程序，可以避免輸電線路倒塌事故發(fā)生。但是，要求每條線路都設(shè)置了融冰母線，工作時(shí)要停電，并將冰凍線路隔離出電網(wǎng)才能進(jìn)行。還是要遭遇大面積的停電。而且只能解決導(dǎo)線上的冰雪，無(wú)法去除電桿（鐵塔）、避雷線、電瓷瓶、橫擔(dān)等輸電設(shè)備上的冰雪。在嚴(yán)重冰雪天氣時(shí)，往往是大面積的輸電線路和設(shè)備覆冰，導(dǎo)致很多設(shè)備產(chǎn)生冰閃和污閃放電現(xiàn)象，這不僅使能耗增大，而且常常使短路融冰法難以實(shí)施。 還有化學(xué)涂料防冰雪方法，防雪環(huán)和防冰環(huán)方法，機(jī)械除冰雪方法，增加線路傳輸負(fù)荷電流方法等。但都有一定的局限性，難以推廣應(yīng)用。 3、關(guān)于防冰凍膜和憎水劑 防冰凍膜和憎水劑法是一種表面膜技術(shù)。目前我國(guó)對(duì)這方面的研究還不多，一般是對(duì)在玻璃上的憎水性研究[28]。分為有機(jī)溶劑基憎水劑和水基憎水劑2類。目前，常用的憎水劑溶液主要是以汽油等烴類物質(zhì)為溶劑的溶劑基憎水劑．盡管溶劑基憎水劑制備的膜層具有良好的憎水性和耐腐蝕性[29-30]，但因使用了大量易揮發(fā)、易燃易爆的有機(jī)溶劑，不但污染環(huán)境，而且對(duì)人體有害且溶劑的價(jià)格較貴；而水基憎水劑以水為溶劑，安全環(huán)保、成本低廉，具有很大的應(yīng)用前景。 用作憎水劑的低表面能物質(zhì)通常為有機(jī)硅、有機(jī)氟等．在金屬上使用的有機(jī)硅主要是硅烷試劑[31]，但硅烷試劑使用液的穩(wěn)定性不易控制。近年來(lái)，在水性化發(fā)展的過(guò)程中，因有機(jī)氟乳液價(jià)格昂貴[32]，在一定程度上限制了其研究開(kāi)發(fā)．現(xiàn)階段有機(jī)硅乳液的應(yīng)用研究主要集中在皮革、紡織、建筑等領(lǐng)域[33-34]．用在金屬基材上常作為涂料組合物[35-36]，在金屬基材表面用作憎水處理尚鮮見(jiàn)報(bào)道。 20世紀(jì)80年代為提高輸電線路耐污閃能力，曾廣泛采用硅油、硅脂、地臘等涂料，清華大學(xué)1986年研制的RTV涂料，是一種室溫硫化硅橡膠（Room Temperature Vulcanized Rubber）,涂敷在電瓷表面，在空氣中水解，并在催化劑作用下，使端羥基聚二甲基硅氧烷縮聚固化，形成硅橡膠涂膜。具有無(wú)氣泡、不起皮、不龜裂的特點(diǎn)。使用以來(lái)，涂覆RTV的電瓷瓶具有優(yōu)良的憎水遷移性，電氣絕緣性能優(yōu)良，能顯著提高電瓷外絕緣的耐污閃能力且使用方便，設(shè)備噴涂后即可投入使用。 本研究則著重從防止雨雪附著方面進(jìn)行深入研究，篩選具有疏水性、防銹性、防腐性、耐油性和耐化學(xué)品性且施工操作方便的疏水電纜涂層材料和方法。涂覆后的電桿、電線、電瓷瓶、角鐵，形成一層疏水膜，水濺其上，無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，如水落荷葉，形成水珠，滾落在地，不留痕跡。一旦在電桿、電線、角鐵架上有嚴(yán)重冰凍，結(jié)合導(dǎo)線升溫加熱融冰法，只要稍加震動(dòng)就會(huì)碎裂脫落，具有優(yōu)異的疏水防冰凍效果。 五、輸電線覆冰去除技術(shù) 清楚了電線冬季覆冰產(chǎn)生災(zāi)害的原因，可以從預(yù)防冰雪和去除冰雪兩個(gè)方面來(lái)消除其危害。 防冰部分：經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，南方地區(qū)輸電線路覆冰災(zāi)害的機(jī)理與北方地區(qū)有所不同，南方地區(qū)冰雪天氣的氣溫在-6℃ - 3℃之間，空氣中的濕度較大，下的雪通常是介于水與冰之間的雨夾雪。過(guò)冷卻水滴容易附著與輸電線路的電桿、電線、角鐵、電瓷瓶上，形成覆冰，而且以每小時(shí)1~5毫米的速度逐漸積累形成冰柱，造成災(zāi)害。所以在輸電設(shè)施表面涂覆疏水電纜涂層，使雨水在電纜上無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，同時(shí)設(shè)置全自動(dòng)的振動(dòng)除冰雪器，在冰雪積累的初期就予以消除，也可以在塔架附近的一定量的微型炸藥包，利用這個(gè)控制系統(tǒng)將炸藥包爆轟后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落。這是防冰雪的關(guān)鍵。 除冰部分：根據(jù)焦耳楞次定律，電流通過(guò)導(dǎo)體要發(fā)熱，發(fā)出的熱量Q與時(shí)間t、導(dǎo)體電阻R和電流強(qiáng)度的平方成正比，即 （卡） 從理論上說(shuō)，只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，調(diào)度合理，滿負(fù)荷運(yùn)行的架空輸電線路是不會(huì)產(chǎn)生覆冰。但是，在架空輸電線路中，導(dǎo)線截面的選擇有多個(gè)因素，諸如經(jīng)濟(jì)電流密度、發(fā)熱條件、電暈、電暈噪聲、無(wú)線電干擾、電壓損耗、機(jī)械強(qiáng)度等。一般預(yù)測(cè)投運(yùn)10年間發(fā)展情況的線路輸送最大負(fù)荷來(lái)確定導(dǎo)線截面；一般在輸電線路的設(shè)計(jì)中要求盡可能少的電壓損耗和功率損耗；當(dāng)架空輸電線路跨越鐵路、河流、居民區(qū)時(shí)，必須規(guī)定導(dǎo)線的最小允許截面，以保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度。這些都使導(dǎo)線截面留有較大的余量，加之線路負(fù)荷的不穩(wěn)定性，環(huán)境溫度和散熱速度的差異，使正常運(yùn)行的輸電線路上產(chǎn)生覆冰成為可能。 投入融冰運(yùn)行的輸電導(dǎo)線，因?yàn)槭嵌虝r(shí)間運(yùn)行，無(wú)須考慮經(jīng)濟(jì)電流密度、電暈、電暈噪聲、機(jī)械強(qiáng)度的因素。按電壓損耗小于7%，環(huán)境溫度為0℃來(lái)設(shè)計(jì)，上限溫度按導(dǎo)線長(zhǎng)期工作允許的最高溫度來(lái)設(shè)計(jì)。多層輸電導(dǎo)線的運(yùn)行最小允許截面的計(jì)算公式： ——融冰導(dǎo)線直徑（mm） —— 電阻系數(shù)(Ωmm2/m) —— 電線長(zhǎng)度(km) —— 工作電流(A) —— 空氣流速(m/s) 一般可取0.5。 如采用綜上所述的方法，可達(dá)到意想不到的防冰除冰效果。 六、項(xiàng)目核心技術(shù)解析 （一）部分名詞解析 1、自動(dòng)控制除冰雪器 由冰雪壓力感應(yīng)器，電源和振打器等組成。其方法是，自動(dòng)控制除冰雪器安裝在鐵塔上，振打器固定于高空輸電線的瓷瓶端或架線橫擔(dān)上，當(dāng)冰雪在鐵塔或電線上積累壓力值到達(dá)一定值時(shí), 由冰雪感應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，振打器通電工作。振打器將一定振幅和頻率的振動(dòng)作用在瓷瓶和架線橫擔(dān)上，并將傳遞給電線，通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊，能有效地消除冰雪，使鐵塔和電線上的冰雪順利的落下。 2、振打器 采用電力振動(dòng)機(jī)或機(jī)械擊震器，通常安裝在橫擔(dān)上或瓷瓶與橫擔(dān)之間。振幅一般在0.8~10毫米范圍，頻率一般在3000赫茲以下。振打器激振方向一般為線路伸延的左右方向，在重點(diǎn)防護(hù)區(qū)段可設(shè)置為左右、前后、上下等多個(gè)方向。 該振打器的結(jié)構(gòu)可以是由一個(gè)單相電磁鐵作為動(dòng)力，根據(jù)交流電磁鐵的原理，當(dāng)線圈內(nèi)通入單相交流電時(shí)，因?yàn)樵陔姶盆F的磁路中有一定的間隙，便使電磁鐵產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)力。另外該振動(dòng)器，在兩側(cè)的固定桿上各裝有一個(gè)壓縮彈簧，通過(guò)調(diào)整螺母而使彈簧產(chǎn)生一定的壓力，這樣可使電磁鐵產(chǎn)生出更大的振動(dòng)力。當(dāng)電磁鐵的動(dòng)鐵芯做上下移動(dòng)時(shí)，即帶動(dòng)下動(dòng)板和上振打鐵同時(shí)移動(dòng)，從而使上、下振打鐵相互敲擊以達(dá)到振打的效果。 振打器的激振力根據(jù)電線桿或鐵塔的大小、橫擔(dān)寬度、輸電線的鋼度粗細(xì)、冰雪密度以及電線桿的跨距決定，一般按大于10N小于電線、電桿、金具、瓷瓶的額定荷載值50%之間取值。 3、小型炸藥包 將一定量的炸藥藥包或火藥藥包放在輸電線和塔架附近使之爆轟或爆燃，當(dāng)炸藥包爆轟或火藥藥包爆燃后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落，達(dá)到除冰的目的。炸藥藥包通過(guò)擠壓、模壓等方式制成，其材質(zhì)和形狀是塑料包裝、金屬箔包裝和筒狀包裝、管狀包裝。放置在離鐵搭或輸電線0.5-2m處，受炸藥控制裝置控制。 4、疏水電纜涂層材料 采用聚四氟乙烯為基料，利用其成膜性好、與基體結(jié)合力強(qiáng)等特點(diǎn)，通過(guò)加人適當(dāng)?shù)姆请x子表面活性劑，使其分子能在金屬表面定向排列，疏水的亞甲基朝外，親水的羥基與鋼鐵基材表面的羥基相結(jié)合，形成氫鍵，經(jīng)縮合失水形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，來(lái)達(dá)到憎水防冰凍防腐蝕的目的。 對(duì)于老線路的改造，可以在入冬前對(duì)電纜和導(dǎo)線進(jìn)行處理，噴上一層以有機(jī)疏水劑為主的疏水電纜涂層。有機(jī)疏水劑其配方材料是環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、消泡劑、流平劑、滑石粉、云母粉、瓷粉、石英粉。 在電瓷瓶上防冰凍憎水膜材料，可采用清華大學(xué)研制的RTV涂料，于1986年使用以來(lái)，具有優(yōu)良的憎水性的憎水遷移性，電氣絕緣性能優(yōu)良；能顯著提高電瓷外絕緣的耐污閃能力，同樣有很好的防冰閃能力，使用方便，設(shè)備噴涂后即可投入使用。 5、外加導(dǎo)線輸電導(dǎo)線 如圖2所示，由導(dǎo)線（1）、絕緣層（2）和帶絕緣層導(dǎo)線（3）絞織而成。一根外加導(dǎo)線繞在書電線上。各個(gè)區(qū)域的導(dǎo)線還可以設(shè)置成不同的材料，如某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)線采用電阻稍大的鋁合金材料，某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)線采用強(qiáng)度較大和電阻較大的高碳鋼材料。輸電導(dǎo)線發(fā)熱溫度以能融冰雪為度，上限的控制以導(dǎo)線材料而不同，以不影響輸電導(dǎo)線的強(qiáng)度為度。鋼絞線＜125℃，鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線＜85℃，鋼芯鋁包鋁絞線＜100℃，耐熱鋁合金絞線＜200℃。 6、單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)控制系統(tǒng)，由壓力傳感器，單片機(jī)等組成。當(dāng)壓力傳感器接收到信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器將信號(hào)放大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，接著傳遞給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，如果壓力值是200N的時(shí)候，單片機(jī)控制使振打器工作或控制炸藥控制裝置使裝在塔架附近的微型炸藥包爆炸，控制電磁繼電器使外加導(dǎo)線作用，升溫。 （二）研究方案 1、調(diào)查勘測(cè)浙江電網(wǎng)造成嚴(yán)重冰雪災(zāi)害的地區(qū)，調(diào)查浙江覆冰地區(qū)氣候地理相關(guān)參數(shù)，找出覆冰災(zāi)害極端氣象規(guī)律。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，南方地區(qū)輸電線路覆冰災(zāi)害的機(jī)理與北方地區(qū)是不同的，浙江位于我國(guó)東部沿海，處于歐亞大陸與西北太平洋的過(guò)渡地帶，氣候總的特點(diǎn)是:季風(fēng)顯著,四季分明,空氣濕潤(rùn),氣候資源配制多樣，氣象災(zāi)害繁多。冬季，受制于北方冷氣團(tuán)（即冬季風(fēng)）的影響，全省冬季平均氣溫3～9℃，極端最低氣溫-2.2～-17.4℃；冬季主要?dú)庀鬄?zāi)害有寒潮、凍害、大風(fēng)、大雪、大霧等。由于空氣中的濕度較大，下的雪通常是介于水與冰之間的雨夾雪。過(guò)冷卻水滴容易附著與輸電線路的電桿、電線、角鐵、金具、電磁瓶上，形成覆冰，而且以每小時(shí)1-3毫米的速度逐漸積累形成冰柱，造成災(zāi)害。所以在輸電設(shè)施表面涂覆防冰凍憎水膜材料，使雨水無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，同時(shí)設(shè)置全自動(dòng)的振動(dòng)除冰雪器，在冰雪積累的初期就予以消除，以及導(dǎo)線升溫去除冰凍法，尋求探索適用于浙江和南方地區(qū)的輸電線路防冰雪災(zāi)害的有效方法。 2、改造實(shí)驗(yàn)室和自制實(shí)驗(yàn)裝置，建立模擬覆冰實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置可調(diào)整溫度、濕度和空氣流動(dòng)速度的設(shè)備，設(shè)置可以調(diào)整輸電線路方向的角鐵、金具、瓷瓶以及負(fù)荷電流與電場(chǎng)的各種導(dǎo)線。研究覆冰災(zāi)害形成的條件，覆冰事故的表現(xiàn)形式。確定覆冰的根本原因和各主要影響因素，進(jìn)一步探索和研究輸變電設(shè)備覆冰機(jī)理和解決辦法。 3、導(dǎo)線升溫法研究：是輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)化的電氣融冰裝置的結(jié)合，根據(jù)焦耳楞次定律，電流通過(guò)導(dǎo)體要發(fā)熱，發(fā)出的熱量Q與時(shí)間t、導(dǎo)體電阻R和電流強(qiáng)度的平方成正比，即 （卡）。技術(shù)方案是：一個(gè)雙層或多層輸電導(dǎo)線路上安裝的冰雪感應(yīng)器，一套與多層輸電導(dǎo)線相連接的切換開(kāi)關(guān)，一個(gè)控制切換開(kāi)關(guān)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。冰雪感應(yīng)器監(jiān)測(cè)輸電線路和天氣條件，一旦發(fā)現(xiàn)線路上結(jié)冰和積雪，就會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，控制一個(gè)與雙層或多層輸電導(dǎo)線相連接的開(kāi)關(guān)切換到相應(yīng)位置。從而減少投入運(yùn)行的輸電導(dǎo)線的截面，升高導(dǎo)線溫度的方法。 從理論上說(shuō)，只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，調(diào)度合理，滿負(fù)荷運(yùn)行的架空輸電線路，由于導(dǎo)線上的溫度高于零度，是不會(huì)產(chǎn)生覆冰。但是，在架空輸電線路中，導(dǎo)線截面的選擇有多個(gè)因素，諸如經(jīng)濟(jì)電流密度、發(fā)熱條件、電暈、電暈噪聲、無(wú)線電干擾、電壓損耗、機(jī)械強(qiáng)度等。一般預(yù)測(cè)投運(yùn)10年間發(fā)展情況的線路輸送最大負(fù)荷來(lái)確定導(dǎo)線截面；一般在輸電線路的設(shè)計(jì)中要求盡可能少的電壓損耗和功率損耗；當(dāng)架空輸電線路跨越鐵路、河流、公路、居民區(qū)時(shí)，必須規(guī)定導(dǎo)線的最小允許截面，以保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度。這些都使導(dǎo)線截面留有較大的余量，加之線路負(fù)荷的不穩(wěn)定性，環(huán)境溫度和散熱速度的差異，使正常運(yùn)行的輸電線路上產(chǎn)生覆冰成為可能。這也是本發(fā)明思想的理論依據(jù)。 4、疏水膜法：在輸電線路的電桿、電線、角鐵、金具、電磁瓶中，采用疏水電纜涂層涂覆于其表面的方法。目前，在導(dǎo)線上防冰凍疏水膜材料我們團(tuán)隊(duì)采用的電纜涂層主要是以聚四氟乙烯為基料的疏水劑．具有安全環(huán)保的特性。對(duì)于老線路的改造，可以在入冬前對(duì)電纜和導(dǎo)線進(jìn)行處理，噴上一層防冰凍疏水膜，應(yīng)該是行之有效的技術(shù)。 清華大學(xué)1986年研制的RTV涂料，使用以來(lái)，在電瓷瓶上采用具有優(yōu)良的憎水遷移性，電氣絕緣性能優(yōu)良；能顯著提高電瓷外絕緣的耐污閃能力。且使用方便，設(shè)備噴涂后即可投入使用。 本項(xiàng)目則著重從防冰閃、耐水性、防冰凍能力及疏水膜材料對(duì)金屬的附著力方面進(jìn)行深入研究，以聚四氟乙烯為基料為成膜基料，進(jìn)一步篩選具有防腐性、防銹性、耐油性、耐化學(xué)品性、耐水性和施工方便的防冰凍疏水膜材料和方法。主要從荷花出淤泥而不染，荷葉表面光滑，水滴無(wú)法附著其上的荷葉現(xiàn)象和汽車表面漆層的材料做出發(fā)點(diǎn)，深入探討和研究了可涂覆在電纜表面的電纜涂層。涂覆后的電桿、電線、電瓷瓶、角鐵，形成一層防冰凍疏水膜，水濺其上，無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，如水落荷葉，形成水珠，滾落在地，不留痕跡。具有優(yōu)異的疏水防冰凍效果。 5、激振法：在輸電線路上安裝一個(gè)自動(dòng)控制的激振除冰雪器的方法，其方法是，自動(dòng)控制冰雪感應(yīng)器安裝在輸電線路上，振打器固定于高空輸電線的架線橫擔(dān)與瓷瓶之間，當(dāng)冰雪在鐵塔或電線上積累和氣溫低于一定量時(shí), 由冰雪感應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，振打器工作。振打器將一定振幅和頻率的振動(dòng)作用在架線橫擔(dān)上，并將傳遞給電線，通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊，使鐵塔和電線上的冰雪順利的落下，從而有效地去除冰雪。由于及時(shí)處理，有效預(yù)防，不致形成災(zāi)害。 本方法主要研究振幅、頻率、激振力、激振方向、自控裝置以及安裝部位。 6、沖擊波法：炸藥的轟爆速度和火藥的爆燃速度為 500-7000m/s,其單個(gè)藥包的裝藥量為50g到2000g。 該法將一定量的炸藥藥包或火藥藥包放在輸電線和塔架附近使之爆轟或爆燃，當(dāng)炸藥包爆轟或火藥藥包爆燃后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落，達(dá)到除冰的目的。 七、項(xiàng)目的創(chuàng)新之處 本項(xiàng)目針對(duì)各種問(wèn)題，在大量研究國(guó)內(nèi)外多種方法的基礎(chǔ)上，提出一種輸電線與塔架上的覆冰防治與去除的新方法。該方法以防為主，防治結(jié)合，雙管齊下，以確保冰雪不會(huì)對(duì)輸電線路造成損害。 （1）運(yùn)用在輸電線路上安裝無(wú)線冰雪信號(hào)感應(yīng)器和自動(dòng)控制系統(tǒng)的方法； （2）運(yùn)用外加防冰凍輸電導(dǎo)線與自動(dòng)控制裝置相結(jié)合的導(dǎo)線自動(dòng)升溫法和確保輸電線路正常運(yùn)行的導(dǎo)線最小允許截面的計(jì)算方法。本技術(shù)融冰不會(huì)造成大面積停電，將對(duì)群眾生活的影響減小到最低。本技術(shù)除冰雪部分投入融冰運(yùn)行的輸電導(dǎo)線，因?yàn)槭嵌虝r(shí)間運(yùn)行，無(wú)須考慮經(jīng)濟(jì)電流密度、電暈、電暈噪聲、機(jī)械強(qiáng)度的因素。且此方法具有成本低，效果好，不用斷電，自動(dòng)控制，安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能耗小的特點(diǎn)。 （3）在輸變電設(shè)施上涂覆疏水電纜涂層的方法，從荷葉效應(yīng)中荷葉表面光滑，水滴無(wú)法附著其上獲得啟發(fā)，以汽車表面漆做為原理及出發(fā)點(diǎn)，研究出了可以涂覆在電纜上且具有一定耐水性的疏水電纜涂層，從而有效預(yù)防雨雪在電纜上的附著并結(jié)冰；本技術(shù)防冰雪部分防冰凍疏水膜材料采用的材料安全、操作方便。 （4）以及上述多種方法的結(jié)合。輸電線與塔架防冰雪災(zāi)害方法。其方案是：在輸電線的電桿或鐵塔上安裝自動(dòng)控制的除冰雪器，在架設(shè)線路的電桿、電線、角鐵、電瓷瓶上，涂覆疏水電纜涂層。涂覆后的電桿、電線、電瓷瓶、角鐵，形成一層防附著冰凍的疏水涂層，水濺其上，無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，如水落荷葉，形成水珠，滾落在地，不留痕跡。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到惡劣天氣條件，一旦發(fā)現(xiàn)線路上覆冰和積雪，就會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，自動(dòng)控制除冰雪器開(kāi)始工作，在電桿、電線、角鐵架上的冰雪，只要稍加震動(dòng)擊打就會(huì)碎裂滾落。也能利用這個(gè)系統(tǒng)將裝在塔架附近的一定量的小型炸藥包引爆，當(dāng)炸藥包爆轟或火藥藥包爆燃后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落。 本項(xiàng)目旨在不停電、不影響正常運(yùn)行的情況下，去除電桿（鐵塔）、電線、金具、避雷線、電瓷瓶、橫擔(dān)等輸電設(shè)備上的冰雪。杜絕架空輸電線路的覆冰災(zāi)害。具有成本低，效果好，不用斷電，自動(dòng)控制，安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能耗省的特點(diǎn)。同時(shí)也是對(duì)電網(wǎng)及設(shè)備損壞最小、恢復(fù)最快的技術(shù)措施，能有效防止或減少輸電設(shè)備覆冰，并取得意想不到的效果。 八、項(xiàng)目的使用說(shuō)明 圖例說(shuō)明：附圖1外加導(dǎo)線導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖。 附圖2為帶絕緣層的鋼芯鋁絞輸電導(dǎo)線截面圖。附圖3為架空輸電線和塔架上覆冰去除方法電路圖。結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明使用方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。 實(shí)施例1，220千伏輸電線防冰雪方法，由自動(dòng)控制除冰雪器和防冰凍憎水膜材料組成。外加輸電導(dǎo)線纏繞在 輸電線上如圖1所示，中心為鋼絞導(dǎo)線、外層為鋁絞導(dǎo)線，在內(nèi)外層導(dǎo)線之間用絕緣體隔開(kāi)，內(nèi)外層導(dǎo)線的截面之比為1﹕6，如圖2所示。同時(shí)把防冰凍疏水膜材料，涂覆于電桿、電線、角鐵、電瓷瓶上。把自動(dòng)控制除冰雪器固定在電桿的架線橫擔(dān)上。變壓器的一端和單片機(jī)相聯(lián)，另一端經(jīng)過(guò)控制開(kāi)關(guān)與振打器相聯(lián)接。變壓器把電壓轉(zhuǎn)變成0.38千伏適合振打器的工作電壓。振動(dòng)器線圈使用的是380V單相交流電，激振力20公斤。振幅在2毫米，頻率在50赫茲。同時(shí)安置冰雪感應(yīng)器系統(tǒng)如圖3所示，包括壓力感應(yīng)器和信號(hào)發(fā)射裝置。冰雪感應(yīng)壓力值為200牛，切換復(fù)原時(shí)間設(shè)定20分鐘。當(dāng)壓力值當(dāng)輸電線上的壓力大于200牛時(shí)，壓力傳感器接收到的信號(hào)經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制使振打器工作，設(shè)定的振幅、振頻由架線橫擔(dān)傳遞給鐵塔、瓷瓶、電線，存積在電線、瓷瓶、角鐵上的冰雪紛紛落下。同時(shí)通過(guò)單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，控制電磁繼電器使外加導(dǎo)線作用，升溫。20分鐘后延時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，振打器停止工作。如圖3所示。 圖3 實(shí)施例2，220千伏輸電線防冰雪方法，由自動(dòng)控制除冰雪器和防冰凍憎水膜材料組成。外加輸電導(dǎo)線纏繞在輸電線上如圖1所示，中心為鋼絞導(dǎo)線、外層為鋁絞導(dǎo)線，在內(nèi)外層導(dǎo)線之間用絕緣體隔開(kāi)，內(nèi)外層導(dǎo)線的截面之比為1﹕6，如圖2所示。同時(shí)把防冰凍疏水膜材料，涂覆于電桿、電線、角鐵、電瓷瓶上。把自動(dòng)控制除冰雪器固定在電桿的架線橫擔(dān)上。變壓器的一端和單片機(jī)相聯(lián)，另一端經(jīng)過(guò)控制開(kāi)關(guān)與振打器相聯(lián)接。變壓器把電壓轉(zhuǎn)變成0.38千伏適合振打器的工作電壓。振動(dòng)器線圈使用的是380V單相交流電，激振力20公斤。振幅在2毫米，頻率在50赫茲。同時(shí)安置冰雪感應(yīng)器系統(tǒng)如圖3所示，包括壓力感應(yīng)器和信號(hào)發(fā)射裝置。冰雪感應(yīng)壓力值為200牛，切換復(fù)原時(shí)間設(shè)定20分鐘。當(dāng)壓力值當(dāng)輸電線上的壓力大于200牛時(shí)，壓力傳感器接收到的信號(hào)經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制安裝在塔架附近的微型炸藥包，使其爆炸，炸藥包爆轟后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落，如圖4所示。 圖4 應(yīng)根據(jù)不同負(fù)載的輸電線路以及不同氣候條件合理選擇運(yùn)用本發(fā)明的各種方法。比如，低壓一般負(fù)載時(shí)，應(yīng)選用實(shí)施例1中的防冰雪方法。較高壓負(fù)載時(shí)，選用實(shí)施例2中的輸電線冰雪去除方法。當(dāng)冰雪天氣條件相當(dāng)惡劣，災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)線路也可以綜合運(yùn)用所述的多種方法，預(yù)防和去除冰雪的方法雙管齊下，能有效防止或減少輸電設(shè)備覆冰，并取得意想不到的效果。本發(fā)明廣泛適用于各種架空輸電線與塔架上的覆冰 的去除和防治。 九、項(xiàng)目可行性報(bào)告及推廣前景 （一）項(xiàng)目可行性報(bào)告 1、本項(xiàng)目研究目標(biāo) 研究目標(biāo)： （1）弄清楚南方地區(qū)特別是浙江地區(qū)架空輸電線路冰雪災(zāi)害機(jī)理，并根據(jù)機(jī)理研究提出架空輸電線路防冰雪災(zāi)害的新方法； （2）研究在不停電、不影響運(yùn)行的情況下，去除電桿（鐵塔）、避雷線、電瓷瓶、橫擔(dān)等輸電設(shè)備上冰雪的新方法，杜絕架空輸電線路防的覆冰災(zāi)害； （3）建立適用于各種架空電線和室外金屬構(gòu)筑物防冰雪災(zāi)害的系統(tǒng)方法。確保電力和通信電網(wǎng)安全、暢通、健康運(yùn)行。讓各種架空電線從此再無(wú)冰雪災(zāi)害造成的損失。 2、工作基礎(chǔ)與工作條件 2.1研究基礎(chǔ): （1） 已經(jīng)檢索了國(guó)內(nèi)外大量的關(guān)于方面的研究情況，基本掌握了項(xiàng)目研究的有關(guān)參數(shù)和國(guó)內(nèi)外這方面的研究動(dòng)向和前沿研究。 （2） 前期研究充分：已在合理調(diào)度合理荷載防覆冰法、激振防冰凍法、疏水膜法和導(dǎo)線升溫除冰法以及冰雪氣候感應(yīng)方法和防冰雪災(zāi)害自動(dòng)控制系統(tǒng)等方面的前期研究，并申請(qǐng)了 “架空輸電線路防冰雪災(zāi)害方法”（申請(qǐng)?zhí)枺?00810060835.0，公開(kāi)號(hào)：CN 101304168），國(guó)家發(fā)明專利，正在申請(qǐng)“導(dǎo)線升溫發(fā)防治和去除輸電線路冰雪”（申請(qǐng)?zhí)枺?01020696888.42 ）實(shí)用新型專利。 （3） 項(xiàng)目成員結(jié)構(gòu)合理，知識(shí)互補(bǔ)，年富力強(qiáng)，思維敏捷，創(chuàng)意新穎；項(xiàng)目指導(dǎo)有教授、高工，有著較深厚的理論知識(shí)基礎(chǔ)和相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，能夠勝任該項(xiàng)目的研究。 （4） 本項(xiàng)目有著廣泛的應(yīng)用需求，有著明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而且研究目標(biāo)清楚，難度、深度適中。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組成員的努力，能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 2.2工作條件 （1） 項(xiàng)目承擔(dān)單位以及協(xié)作單位，只要對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造，就具有本項(xiàng)目研究所需的實(shí)驗(yàn)條件，具有較好的儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件。 （2） 項(xiàng)目指導(dǎo)師有著較豐富的輸配電設(shè)備和架空輸電線路方面的工作經(jīng)驗(yàn)。 （二）推廣前景 各種架空輸電線路和室外金屬構(gòu)筑物及電桿（鐵塔） 、金具、避雷線、電瓷瓶、橫擔(dān)等輸電設(shè)備防冰雪災(zāi)害及去除均可使用該方法。 幾十年來(lái),雖然提出了上百種防冰,除冰的技術(shù)措施,但總的來(lái)看,目前沒(méi)有切實(shí)可行的方法和措施應(yīng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重冰災(zāi)事故.輸電線路防冰和除冰的措施和方法仍是目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有解決的技術(shù)難題,即使有些方法可行,也存在經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。各種防冰除冰法有的只能對(duì)導(dǎo)線上的冰雪進(jìn)行清除，有的有較大的副作用，有的有各種局限性而未能投入應(yīng)用。而本實(shí)施方案——架空輸電線路冰雪去除和防治方法屬于輸電線路維護(hù)技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，成本低。 經(jīng)歷過(guò)百年難遇的冰雪劫難后，讓人們開(kāi)始重新將注意力集中在電力設(shè)備的抗災(zāi)能力上。大部分未考慮到冰雪災(zāi)害因素的南方輸電線路均急需加強(qiáng)該方面的建設(shè)和完善。 據(jù)報(bào)道全世界的架空輸電線路，有三分之一會(huì)受到冰雪的干擾，甚至造成災(zāi)害。覆冰是危害輸電線路安全運(yùn)行的主要災(zāi)害之一。可見(jiàn)此技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。 該技術(shù)具有成本低，能耗省，效果好，不影響正常運(yùn)行，自動(dòng)控制，安全可靠的特點(diǎn)。低投入，高回報(bào)。 據(jù)中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)環(huán)球在線消息：中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)(State Grid)正準(zhǔn)備建設(shè)首條“特高壓”(ultra high voltage)線路。國(guó)家電網(wǎng)是中國(guó)占主導(dǎo)地位的電力輸送企業(yè)。該公司計(jì)劃建設(shè)總長(zhǎng)2000公里的特高壓電網(wǎng)，以將電力從內(nèi)陸輸往沿海地區(qū)?？梢钥闯?，該技術(shù)的市場(chǎng)潛力是相當(dāng)大的，經(jīng)濟(jì)效益也就不言而喻了。 十、參考文獻(xiàn) [1] 胡毅，輸電線路運(yùn)行故障分析與防治[M]，北京：中國(guó)電力出版社2007年7月。 [2] 王清葵，送電線路運(yùn)行和檢修[M]，北京：中國(guó)電力出版社2003年12月。 [3] 蔣興良，易輝. 輸電線路覆冰及防護(hù)[M] . 北京：中國(guó)電力出版社，2002 [4] 劉和云. 架空導(dǎo)線覆冰防冰的理論與應(yīng)用[M] . 北京：中國(guó)鐵道出版社，2001 [5] 吳文輝.湖南電網(wǎng)覆冰輸電線路跳閘事故分析及措施.高電壓技術(shù)，2006,32(2):110-111 [6] 王守禮，劉恭德. 地形對(duì)導(dǎo)線覆冰的影響. 電力建設(shè)，1984（5） [7] 譚冠日. 電線結(jié)冰的若干小氣候特征的探討. 氣象學(xué)報(bào)，1982 [8] 秦德讓. 關(guān)于導(dǎo)線覆冰幾個(gè)問(wèn)題的分析. 電力技術(shù)，1965（1） [9] 騰中林. 架空線路的結(jié)冰及冰厚計(jì)算. 電力技術(shù)，1978（3） [10] 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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品發(fā)明目的：近幾年冰雪災(zāi)害一直不斷，南方數(shù)省輸電線路遭遇覆冰災(zāi)害，電網(wǎng)大量倒塔、斷線，變電站停運(yùn)，人們的生產(chǎn)生活受到巨大影響，損失慘重。因此，研究南方地區(qū)架空輸電線路冰雪災(zāi)害機(jī)理并發(fā)明出有效去除架空輸電線路和塔架上的覆冰的方法是很有必要的。 基本思路：南方地區(qū)輸電線路覆冰災(zāi)害的機(jī)理與北方地區(qū)有所不同，南方地區(qū)冰雪天氣的氣溫在-6℃ - 3℃之間，空氣中的濕度較大，下的雪通常是介于水與冰之間的雨夾雪。所以一種有效的方法就是在輸電設(shè)施表面涂覆疏水電纜涂層，使雨水在電纜上無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，同時(shí)設(shè)置全自動(dòng)的振動(dòng)除冰雪器，在冰雪積累的初期就予以消除。 創(chuàng)新點(diǎn)：從荷葉效應(yīng)中荷葉表面光滑，水滴無(wú)法附著其上獲得啟發(fā)，以汽車表面漆做為原理及出發(fā)點(diǎn)，研究出了可以涂覆在電纜上且具有一定耐水性的疏水電纜涂層；在輸電線路上安裝無(wú)線冰雪信號(hào)感應(yīng)器和自動(dòng)控制系統(tǒng)；在塔架附近的一定量的微型炸藥包，利用這個(gè)控制系統(tǒng)將炸藥包爆轟后形成一定強(qiáng)度的沖擊波時(shí)，利用脆性的冰和韌性的輸電線對(duì)沖擊波響應(yīng)的差異，使輸電線上的覆冰在沖擊波作用下破碎而脫落。 技術(shù)關(guān)鍵和指標(biāo)：聚四氟乙烯和硅溶膠為基礎(chǔ)組分的防冰凍憎水膜材料的制作：利用溶膠凝膠法將正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷和無(wú)水乙醇按上述比例混合, 在60℃ 下攪拌30分鐘,用稀硫酸調(diào)節(jié)水的pH 值到2, 緩慢滴入到上述溶液中, 反應(yīng)2小時(shí), 停止加熱, 繼續(xù)反應(yīng)至室溫。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目主要采用在輸電線涂防冰凍疏水膜法，和利用單片機(jī)整個(gè)控制系統(tǒng)，控制導(dǎo)線使外加導(dǎo)線工作升溫發(fā)熱，控制振打機(jī)使其振打或控制裝在塔架附近的微型炸藥使其爆炸。 防冰凍憎水膜材料采用一種憎水劑的制備和成膜工藝，以聚四氟乙烯和硅溶膠為基礎(chǔ)組分的防冰凍憎水膜材料涂在角鐵和電線上，分子鏈中的羥基與鋼材表面羥基相結(jié)合，失水縮合形成共價(jià)鍵，形成一層疏水基朝上排列的憎水膜層。該憎水膜層顯示出較好的憎水性能，憎水角為92°～110°，水濺其上，無(wú)法附著和冰凍粘結(jié)，如水落荷葉，形成水珠，滾落在地，不留痕跡。具有憎水效果優(yōu)異、附著力好、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種行之有效的好方法。 單片機(jī)控制系統(tǒng)，由壓力傳感器，單片機(jī)等組成。當(dāng)壓力傳感器接收到信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器將信號(hào)放大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，接著傳遞給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，為200牛。本項(xiàng)目的炸藥藥包通過(guò)擠壓、模壓等方式制成，其材質(zhì)和形狀是塑料包裝、金屬箔包裝和筒狀包裝、管狀包裝。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 校獎(jiǎng)，省二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段、中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本項(xiàng)目以防為主，防治結(jié)合，雙管齊下，以確保冰雪不會(huì)對(duì)輸電線路造成損害。在輸變電設(shè)施上涂覆疏水電纜涂層的方法，在電纜上涂覆且具有一定耐水性的疏水電纜涂層，從而有效預(yù)防雨雪在電纜上的附著并結(jié)冰。利用控制系統(tǒng)，當(dāng)輸電線上所受到的冰雪壓力到達(dá)一定值時(shí)，經(jīng)信號(hào)放大器，AD轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)作用使導(dǎo)線升溫也可以控制在輸電線和塔架附近裝有一定裝藥量的炸藥藥包或火藥藥包，使之爆轟或爆燃。 推廣前景：幾十年來(lái),雖然提出了上百種防冰,除冰的技術(shù)措施,但總的來(lái)看,目前沒(méi)有切實(shí)可行的方法和措施應(yīng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重冰災(zāi)事故.輸電線路防冰和除冰的措施和方法仍是目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有解決的技術(shù)難題,即使有些方法可行,也存在經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益：據(jù)報(bào)道全世界的架空輸電線路，有三分之一會(huì)受到冰雪的干擾，甚至造成災(zāi)害。覆冰是危害輸電線路安全運(yùn)行的主要災(zāi)害之一?？梢?jiàn)此技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。 本項(xiàng)目技術(shù)具有成本低，能耗省，效果好，不影響正常運(yùn)行，自動(dòng)控制，安全可靠的特點(diǎn)。低投入，高回報(bào)，經(jīng)濟(jì)效益也就不言而喻了。
同類課題研究水平概述
- 為解決輸電線路在冬季覆冰這一嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的難題，國(guó)內(nèi)外對(duì)輸電線路覆冰的地形、氣候、機(jī)理、倒塌、斷線、冰閃等問(wèn)題進(jìn)行了大量研究。為此國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了大量的輸電線路的防冰和除冰技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)。 Charles.R.S等提出用8-200kHz的高頻激勵(lì)融冰的方法，機(jī)理是高頻時(shí)，冰是一種有損耗電介質(zhì)，能直接引起發(fā)熱，且集膚效應(yīng)導(dǎo)致電流只在導(dǎo)體表面很淺范圍內(nèi)流通，造成電阻損耗發(fā)熱。在輸電線上施加高頻電源將產(chǎn)生駐波，冰的介質(zhì)損耗熱效應(yīng)和集膚效應(yīng)引起的電阻熱效應(yīng)，都是不均勻的電壓波腹處介質(zhì)損耗熱效應(yīng)最強(qiáng)。但由于高頻電磁波干擾，在很多國(guó)家受到限制。 加拿大IREQ高壓實(shí)驗(yàn)室提出電磁力除冰方法，即將輸電線路在額定電壓下短路，同一相的兩個(gè)子導(dǎo)線的短路電流產(chǎn)生電磁力使導(dǎo)線互相撞擊而使覆冰脫落。但短路電流對(duì)電力系統(tǒng)是不利的，只在嚴(yán)重冰災(zāi)的緊急情況下使用。 日本研制出機(jī)械機(jī)器人除冰裝置，據(jù)報(bào)道除冰裝置重4kg，掛在導(dǎo)線上由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在一檔線的鐵塔間來(lái)回破冰。但是一個(gè)機(jī)器人只能對(duì)兩電桿之間的一根導(dǎo)線上的冰雪進(jìn)行清除，掛上導(dǎo)線和取下充電都需要停電。 此外短路融冰法是一種成熟的技術(shù)，高壓線路轉(zhuǎn)換到中壓母線上使線路導(dǎo)線短路發(fā)熱、融冰，及時(shí)啟動(dòng)融冰程序，可以避免輸電線路倒塌事故發(fā)生。但是，要求每條線路都設(shè)置了融冰母線，工作時(shí)要停電，并將冰凍線路隔離出電網(wǎng)才能進(jìn)行。還是要遭遇大面積的停電。而且只能解決導(dǎo)線上的冰雪，無(wú)法去除電桿（鐵塔）、避雷線、電瓷瓶、橫擔(dān)等輸電設(shè)備上的冰雪。在嚴(yán)重冰雪天氣時(shí)，往往是大面積的輸電線路和設(shè)備覆冰，導(dǎo)致很多設(shè)備產(chǎn)生冰閃和污閃放電現(xiàn)象，這不僅使能耗增大，而且常常使短路融冰法難以實(shí)施。 還有化學(xué)涂料防冰雪方法，防雪環(huán)和防冰環(huán)方法，機(jī)械除冰雪方法，增加線路傳輸負(fù)荷電流方法等。但都有一定的局限性，難以推廣應(yīng)用。
